首頁磷脂納米盤Nanodisc的產(chǎn)品應(yīng)用
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Nanodisc納米盤的用途
圖2：膜蛋白同時(shí)具有疏水性和親水性。納米盤可以使膜蛋白溶于水溶液。
納米盤用于模擬細(xì)胞的天然磷脂雙分子層，以此來尋找靶分子（通常為膜蛋白）。膜蛋白是細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵物質(zhì)，介導(dǎo)基本的生物過程，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程、化學(xué)信號(hào)傳感及胞間相互作用的協(xié)調(diào)。
但首先，我們將分別介紹這兩種納米盤，先從 MSP 納米盤開始。
MSP納米盤
MSP納米盤的其他優(yōu)點(diǎn)
與其他膜蛋白增溶和重組系統(tǒng)相比，MSP納米盤具備許多優(yōu)勢(shì)，尤其在配體結(jié)合研究、構(gòu)象動(dòng)力學(xué)分析以及蛋白質(zhì)相互作用研究等方面（6）。納米盤可用于在類似于天然膜的人工環(huán)境中重組GPCR 或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等膜蛋白質(zhì)。
這些經(jīng)由納米盤穩(wěn)定的蛋白質(zhì)可通過常規(guī)的色譜層析程序直接純化。得到的純化膜蛋白-納米盤復(fù)合物可應(yīng)用于需要接觸蛋白質(zhì)的生理細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外表面的場景，從而能夠不受限制地接觸拮抗劑、激動(dòng)劑、G 蛋白及其他相互作用對(duì)象（7）。
A：結(jié)合納米盤與無細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)從表達(dá)質(zhì)粒開始，可在無細(xì)胞系統(tǒng)中生成膜蛋白。在整合了初生膜蛋白（8）的混合物中提供預(yù)組裝納米盤。不需要額外添加去污劑，這樣可以最大限度地減少偽影的存在。作為一個(gè)可選項(xiàng)，可以將生物素?；蛲凰貥?biāo)記等修飾包含在內(nèi)。
B：去污劑增溶蛋白質(zhì)的兩步重組從合適去污劑中的純化膜蛋白開始，添加膜支架蛋白和磷脂。包含膜蛋白的納米盤可自發(fā)形成，并通過親和或排阻層析法純化得到（6，7）。
C：直接從膜增溶從表達(dá)目標(biāo)蛋白的膜開始，添加去污劑和膜支架蛋白（MSP）。膜磷脂、膜蛋白和 MSP 組裝形成納米圓盤復(fù)合物（5）。此處，獲得了表征膜蛋白群的納米盤復(fù)合物的混合物，可用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究。如果需要，可采用親和色譜法純化對(duì)單個(gè)膜蛋白-納米盤復(fù)合物進(jìn)行純化處理。與方法 B 相比，接觸去污劑的時(shí)間明顯縮短了（從按天數(shù)縮短為按小時(shí)）。
磷脂的選擇——維持適當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)活性的關(guān)鍵
如前所述，MSP 納米盤的磷脂成分是人造的。這意味著，必須事先確定好構(gòu)成目的膜蛋白所需人工膜環(huán)境的磷脂。但存在多種磷脂可供選擇，應(yīng)該選擇哪一種呢？
對(duì)于這個(gè)問題，請(qǐng)參閱我們最常用于 MSP 納米盤的磷脂列表：
二肉豆蔻酰磷脂酰膽堿（DMPC）
棕櫚酰-油酰-磷脂酰膽堿（POPC）
磷脂酰甘油（DMPG）
納米盤在科學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例
MSP納米盤最初是由Sligar及其同事一起發(fā)表的（3，4）。MSP納米盤為穩(wěn)定膜蛋白提供了完美的環(huán)境，使得通過NMR 和 SPR（9，10）等方法研究配體、激動(dòng)劑或拮抗劑的結(jié)合成為可能。納米盤被證實(shí)可以提高 在冷凍電鏡中跨膜蛋白區(qū)的分辨率（22，26）。膜支架蛋白可采用組氨酸標(biāo)記，以促進(jìn)蛋白質(zhì)納米盤復(fù)合物的純化、檢測和固相處理。其他納米盤應(yīng)用的實(shí)例包括共振拉曼（11）、MALDI（13）、非共價(jià)質(zhì)譜法（25）、蛋白激活研究（14）、時(shí)間分辨熒光光譜（15）和蛋白質(zhì)結(jié)晶（24）。重組成納米盤的抗原已被用于提高小鼠的免疫原應(yīng)答，顯示出其作為疫苗的潛力 （16）。此外，“大腸桿菌”的整個(gè)膜蛋白質(zhì)組被重組為納米盤，從而創(chuàng)建出水溶性膜蛋白庫 （15）。在納米盤中重組的蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)移到雙層膜微胞中以提高 NMR 分辨率（23）。在納米盤的協(xié)助下，甚至實(shí)現(xiàn)了對(duì)可溶性蛋白質(zhì)以及與脂質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì)的分析 （20）。表 3 列出了納米盤應(yīng)用的實(shí)例。
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